Исследования гидродинамики и теплообмена, выполненные в закрученном потоке при одностороннем нагреве единичны. Эти работы в основном отличает узкая направленность, связанная с исследованием кризиса теплообмена при кипении. Данные о теплообмене, которые можно включить в последующую обработку, представлены только в нескольких работах. Использованные при обработке данных первичных измерений в [115–131] методики, основанные на решении краевой задачи теплопроводности, оставляют открытыми вопросы о точности определения параметров теплообмена на внутренней поверхности канала. Рекомендация в [124] к использованию формулы (1.16) для расчета однофазного теплообмена в закрученном потоке при одностороннем нагреве и скорректированной эмпирической формулы (1.21) для режима пузырькового кипения подчеркивает отсутствие адекватной расчетной методики теплообмена, основанной на физическом понимании процессов.
Наиболее проработанным вопросом теплообмена в недогретом закрученном потоке при одностороннем нагреве является методика расчета КТН. Помимо эмпирических зависимостей, полученных в [125, 130, 115, 146 и др.], и отражающих влияние параметров потока на КТН, в работах [103, 117, 147] независимо проведена корректировка подхода [87–89] к построению методики расчета КТН при кипении в закрученном потоке при одностороннем нагреве. Полученные в [103, 117, 147] методики расчета позволяют удовлетворительно обобщить известные экспериментальные данные. Вместе с тем, данные таблицы 1.3 не позволяют говорить о наличии достаточного, надежного, согласованного банка данных о критических тепловых нагрузках. В этой связи, весьма актуальны любые новые опытные данные о критических тепловых нагрузках при кипении в недогретом закрученном потоке в условиях одностороннего нагрева. Тем более, что выявленное в опытах [68, 130, 115] отрицательное влияние давления на значения КТН не получило обоснованного объяснения.
Данные о КТН и теплообмене в недогретом закрученном потоке при одностороннем нагреве получены для ограниченного диапазона значений коэффициента закрутки. Специальных исследований, связанных с влиянием неизотермичности канала, коэффициента закрутки и самой ленты на характеристики течения, теплообмена и температурные режимы стенки канала не проводилось. Наименее исследовано пленочное кипение на поверхности односторонне нагреваемого канала, охлаждаемого недогретым закрученным потоком. Опытные данные для этого режима представлены только в [130], для обобщения которых предложено эмпирическое уравнение.
На основе проведенного анализа текущего состояния исследований гидродинамики и теплообмена в недогретом закрученном потоке при одностороннем нагреве, задачами настоящей диссертации являются следующие:
1. Разработка методики проведения экспериментальных исследований, обработки результатов прямых измерений, позволяющей без привлечения численного решения краевой задачи теплопроводности получать надежные данные о теплообмене в условиях одностороннего нагрева электронным пучком. Создание рабочих участков и модернизация экспериментального стенда, обеспечивающих реализацию подобной методики.
2. Получение систематизированного массива экспериментальных данных в условиях одностороннего нагрева электронным пучком в диапазоне параметров потока воды: давление 0,7–2,0 МПа, скорость 0,3–20 м/с, в широком диапазоне значений коэффициента закрутки k = 0–0,9 и диаметрах канала 2, 4 и 8 мм. Данные должны содержать информацию о гидродинамике течения (как в опытах без нагрева, так и с нагревом), теплообмене в режимах однофазной конвекции и пузырькового кипения, КТН.
3. Исследование влияния скрученной ленты на распределение температуры в стенке канала вдоль линии тока закрученного потока теплоносителя. Изучение условий смены режимов теплообмена, включая предкризисные режимы.
4. Разработка на основе обоснованных физических подходов методик расчета коэффициента гидравлического сопротивления, однофазного теплообмена и теплообмена при пузырьковом и пленочном кипении, КТН в условиях и диапазоне параметров, имеющих место в реальных тепловоспринимающих устройствах термоядерных реакторов и установок. Обобщение всех известных экспериментальных данных в этой области на базе разработанных уравнений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.